一种底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置及实验方法与流程

1.本发明涉及一种底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置及实验方法，属于油气田开发实验模拟装置技术领域。


背景技术：

2.以油层和水层被水平界面分隔为主要特征的底水油藏在世界范围内广泛分布。随着一些油田进入二次和三次生产，它们的开发特征也类似于底水油藏。底水稠油油藏开发的主要问题是抑制水锥和降低稠油粘度，但是现有的底水开发方式均不能很好的开发底水稠油油藏。另外，现有的实验室物理模拟装置无法形象的描述水锥形态和抑制水锥、降低稠油粘度的过程。
3.中国专利文件cn102434151b公开了一种底水油藏开发中底水锥进动态模拟实验装置及模拟系统。该模拟系统包括配合成一体的上箱体和下箱体，该上箱体和下箱体之间设有渗流隔板；所述上箱体上设有上盖，所述下箱体上设有下盖；所述上箱体的腔体内填充有储层砂体和水平放置的模拟水平井；所述上盖上设有管线入口，所述上箱体的侧壁上设有流体出口；所述下盖上设有流体入口。该实验装置包括驱替源、驱替泵、中间容器、上述的模拟系统、质量流量计和收集器皿。该装置只是模拟底水的上升规律，并不能用于对底水水锥形态的研究。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供一种底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置，可进行底水稠油油藏开发过程中底水水锥形态的研究和水锥形成后注气体压锥的研究，通过衡量压锥过程中油水接触面的变化情况及压锥前后产量的变化，确定出适合于所模拟底水稠油油藏的压锥时间、注气量及注气速度。
5.本发明还提供上升底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置的实验方法。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置，包括注入系统、二维模拟系统、采集系统、控水降粘系统、压力采集及处理系统和摄像系统，其中，
8.二维模拟系统入口连接有注入系统，注入系统用于饱和水、饱和油，提供底水能量，二维模拟系统出口端分别连接有采集系统和控水降粘系统，采集系统用于控制开采速度，收集并计量产液量、产水量及产油量，控水降粘系统用于进行增产措施的实验，二维模拟系统的入口端和出口端均连接有压力采集及处理系统，压力采集及处理系统用于实时监测实验过程中压力的变化，二维模拟系统外侧设置有摄像系统，摄像系统用于记录实验过程。
9.优选的，二维模拟系统包括密封盖和填砂箱，填砂箱上设置有密封盖，密封盖上设
置有3个流体入口和对应的流体出口，填砂箱的腔体内下端设置有水平阻砂条，水平阻砂条之间设置有竖直阻砂条，填砂箱底面设置有9个用丝堵密封的流体入口，可灵活打开不同位置的流体入口连接注入系统，用于饱和油时控制含油饱和度分布。水平阻砂条可保证底水与含油砂体均匀接触；竖直阻砂条可拆卸，竖直阻砂条用于分区以进行非均质油藏水锥模拟及控制，无竖直阻砂条时可模拟均质油藏水锥模拟及控制。
10.优选的，密封盖上设置有可视窗，可视窗为透明钢化玻璃。便于在实验过程中进行观察，以进行录像等直观的分析研究。
11.优选的，注入系统包括第一驱替泵、第一中间容器和第二中间容器，第一驱替泵分别通过第一阀门和第二阀门连接有第一中间容器和第二中间容器，第一中间容器和第二中间容器的出口通过第一六通阀连接二维模拟系统入口，第一中间容器和第二中间容器中分别装有油和水。保证流体在测试过程中稳定地进入所述二维模拟系统。
12.优选的，采集系统包括流量计、油水分离器、水相计量计和油相计量计，油水分离器上分别连接有水相计量计和油相计量计，以计量产出液的油、水体积，油水分离器通过第二六通阀连接有二维模拟系统出口，油水分离器与二维模拟系统的连接管线上设置有流量计，用于监测产液速度。
13.优选的，控水降粘系统包括第二驱替泵、气源、第三中间容器和质量流量计，所述第二驱替泵的出口通过管线与所述装有化学药剂的第三中间容器连接；所述第三中间容器的出口依次与第二六通阀和二维模拟系统出口相连通，用于研究不同化学药剂对水锥形态、体积以及提高采收率的影响；所述气源依次与第三阀门、质量流量计、第二六通阀和二维模拟系统出口相连通，以进行水锥形成后注气压水锥实验。
14.质量流量计的作用是控制注入气量，第三中间容器内药品的注入量通过第二驱替泵控制。
15.优选的，压力采集及处理系统包括计算机、第一压力传感器和第二压力传感器，计算机分别连接有第一压力传感器和第二压力传感器，第一压力传感器和第二压力传感器分别连接至第一六通阀和第二六通阀。通过第一压力传感器和第二压力传感器记录实验过程中二维模拟系统入口端和出口端的压力数据。
16.优选的，摄像系统为摄像机，摄像机连接有计算机。
17.上述底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置进行底水开采的实验方法，操作步骤如下：
18.(1)在填砂箱内填实细砂，然后通过紧固螺栓将密封盖和填砂箱进行密封固定，第一中间容器中装满原油，第二中间容器中装满地层水；
19.(2)打开第二阀门，关闭第一阀门，打开第一驱替泵进行填制砂层饱和水，流体从二维模拟系统流体入口流入，从二维模拟系统流体出口流出，根据二维模拟系统饱和水前后重量变化计算孔隙体积，具体计算公式为孔隙体积等于饱和水后二维模拟系统重量和饱和水前二维模拟系统重量的差值与水的密度的比值；
20.(3)关闭第二阀门，打开第一阀门，打开第一驱替泵进行填制砂层饱和油，考虑到油的密度小于水的密度，为保证饱和油时油水界面可以均匀推进，流体从二维模拟系统出口26流入，二维模拟系统流体入口流出，计量出液情况，油驱水，将稠油以恒定速度注入二维模拟系统中，直至二维模拟系统流体入口不见水为止，出水体积即为饱和油体积，并计算
原始含油饱和度和束缚水饱和度，原始含油饱和度等于饱和油体积与孔隙体积的比值，束缚水饱和度等于1与原始含油饱和度的差值；
21.(4)打开第二阀门，关闭第一阀门，接入第二中间容器；
22.(5)在二维模拟系统流体出口的中间接口连接管线接入采集系统，模拟采出井；在二维模拟系统流体入口的中间接口接入管线连接注入系统，模拟底水稠油油藏底水，模拟采出井采用恒定产量模拟生产；
23.(6)利用第一驱替泵向底水提供能量进行模拟开发，第一压力传感器与计算机实时监测生产压差，摄像系统记录实验全过程，采集系统对采集液量、采集油量、采集水量进行精确计量。
24.上述底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置进行底水开发后注气体压锥增产的实验方法，操作步骤如下：
25.①
先进行底水开采实验步骤(1)
‑
(6)，含水率达到设定饱和度后，将二维模拟系统与注入系统、采集系统断开，在二维模拟系统流体入口接入控水降粘系统；
26.②
打开第三阀门，向二维模拟系统注入气体，第二压力传感器实时监测注入压力，质量流量计控制注气速度，注气过程中摄像系统全程记录注气压水锥过程；
27.③
注气完成后关闭第三阀门，重新向二维模拟系统接入注入系统及采集系统，按照底水开采实验步骤(4)
‑
(6)进行底水稠油油藏注气压水锥后增产实验，采集系统对采集液量、采集油量、采集水量进行精确计量。
28.上述底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置进行底水开发后注入不同类型降粘剂对水锥形状以及提高采收率的影响的实验方法，操作步骤如下：
29.a、先进行底水开采实验步骤(1)
‑
(6)，含水率达到设定饱和度后，将二维模拟系统与注入系统、采集系统断开，在二维模拟系统流体入口接入控水降粘系统；
30.b、第二驱替泵驱动第三中间容器中的降粘剂进入二维模拟系统，第二压力传感器实时监测注入压力，注降粘剂过程中摄像系统全程记录注入过程；
31.c、注入降粘剂后重新向二维模拟系统接入注入系统及采集系统，按照底水开采实验步骤的(5)和(6)进行底水稠油油藏注入降粘剂对水锥形状以及提高采收率的影响实验，采集系统对采集液量、采集油量、采集水量进行精确计量。
32.本发明的有益效果在于：
33.1、本发明提供一种底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置，可进行底水稠油油藏开发过程中底水水锥形态的研究和水锥形成后注气体压锥的研究，通过衡量压锥过程中油水接触面的变化情况及压锥前后产量的变化，确定出适合于所模拟底水稠油油藏的压锥时间、注气量及注气速度。
34.2、本发明可研究不同类型降粘剂对水锥形状以及提高采收率的影响，实验完成后装置可清洗反复使用。
附图说明
35.图1为本发明的结构示意图；
36.图2为本发明的二维模拟系统的俯视示意图；
37.图3为本发明的二维模拟系统的仰视示意图；
38.图4为本发明的二维模拟系统的填砂箱内部结构示意图。
39.图中各标记如下：1、第一驱替泵；2、第二驱替泵；3、第一阀门；4、第二阀门；5、第三阀门；6、第一中间容器；7、第二中间容器；8、第三中间容器；9、第一六通阀；10、第二六通阀；11、第一压力传感器；12、第二压力传感器；13、二维模拟系统；14、流量计；15、质量流量计；16、摄像机；17、油水分离器；18、油相计量计；19、水相计量计；20、计算机；21、气源；22、密封盖；23、可视窗；24、紧固螺栓；25、流体入口；26、流体出口；27、填砂箱；28、流体入口；29、紧固螺栓；30、水平阻砂条；31、流道；32、竖直阻砂条。
具体实施方式
40.下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
41.实施例1：
42.如图1
‑
4所示，本实施例提供一种底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置，包括注入系统、二维模拟系统、采集系统、控水降粘系统、压力采集及处理系统和摄像系统，其中，
43.二维模拟系统入口连接有注入系统，注入系统用于饱和水、饱和油，提供底水能量，二维模拟系统出口端分别连接有采集系统和控水降粘系统，采集系统用于控制开采速度，收集并计量产液量、产水量及产油量，控水降粘系统用于进行增产措施的实验，二维模拟系统的入口端和出口端均连接有压力采集及处理系统，压力采集及处理系统用于实时监测实验过程中压力的变化，二维模拟系统外侧设置有摄像系统，摄像系统用于记录实验过程。
44.二维模拟系统包括密封盖22和填砂箱27，填砂箱27上设置有密封盖22，密封盖22上设置有3个流体入口25和对应的流体出口26，填砂箱27的腔体内下端设置有水平阻砂条30，水平阻砂条30之间设置有2条竖直阻砂条32，填砂箱27底面设置有9个用丝堵密封的流体入口28，可灵活打开不同位置的流体入口28连接注入系统，用于饱和油时控制含油饱和度分布。水平阻砂条可保证底水与含油砂体均匀接触；竖直阻砂条可拆卸，竖直阻砂条用于分区以进行非均质油藏水锥模拟及控制，无竖直阻砂条时可模拟均质油藏水锥模拟及控制。
45.密封盖22上设置有可视窗23，可视窗23为透明钢化玻璃。便于在实验过程中进行观察，以进行录像等直观的分析研究。
46.注入系统包括第一驱替泵1、第一中间容器6和第二中间容器7，第一驱替泵1分别通过第一阀门3和第二阀门4连接有第一中间容器6和第二中间容器7，第一中间容器6和第二中间容器7的出口通过第一六通阀9连接二维模拟系统13入口，第一中间容器6和第二中间容器7中分别装有油和水。保证流体在测试过程中稳定地进入所述二维模拟系统。
47.采集系统包括流量计14、油水分离器17、水相计量计19和油相计量计18，油水分离器17上分别连接有水相计量计19和油相计量计18，以计量产出液的油、水体积，油水分离器17通过第二六通阀10连接有二维模拟系统13出口，油水分离器17与二维模拟系统13的连接管线上设置有流量计14，用于监测产液速度。
48.控水降粘系统包括第二驱替泵2、气源21、第三中间容器8和质量流量计15，所述第二驱替泵2的出口通过管线与所述装有化学药剂的第三中间容器8连接；所述第三中间容器
8的出口依次与第二六通阀10和二维模拟系统13出口相连通，用于研究不同化学药剂对水锥形态、体积以及提高采收率的影响；所述气源21依次与第三阀门5、质量流量计15、第二六通阀10和二维模拟系统13出口相连通，以进行水锥形成后注气压水锥实验。
49.质量流量计的作用是控制注入气量，第三中间容器内药品的注入量通过第二驱替泵控制。
50.压力采集及处理系统包括计算机20、第一压力传感器11和第二压力传感器12，计算机20分别连接有第一压力传感器11和第二压力传感器12，第一压力传感器11和第二压力传感器12分别连接至第一六通阀9和第二六通阀10。通过第一压力传感器和第二压力传感器记录实验过程中二维模拟系统入口端和出口端的压力数据。
51.摄像系统为摄像机16，摄像机16连接有计算机20。
52.上述底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置进行底水开采的实验方法，操作步骤如下：
53.(1)在填砂箱内填实细砂，然后通过紧固螺栓将密封盖和填砂箱进行密封固定，第一中间容器中装满原油，第二中间容器中装满地层水；
54.(2)打开第二阀门，关闭第一阀门，打开第一驱替泵进行填制砂层饱和水，流体从二维模拟系统流体入口25流入，从二维模拟系统流体出口26流出，根据二维模拟系统饱和水前后重量变化计算孔隙体积，具体计算公式为孔隙体积等于饱和水后二维模拟系统重量和饱和水前二维模拟系统重量的差值与水的密度的比值；
55.(3)关闭第二阀门，打开第一阀门，打开第一驱替泵进行填制砂层饱和油，考虑到油的密度小于水的密度，为保证饱和油时油水界面可以均匀推进，流体从二维模拟系统流体出口26流入，二维模拟系统流体入口25流出，计量出液情况，油驱水，将稠油以恒定速度注入二维模拟系统中，直至二维模拟系统流体入口25不见水为止，出水体积即为饱和油体积，并计算原始含油饱和度和束缚水饱和度，原始含油饱和度等于饱和油体积与孔隙体积的比值，束缚水饱和度等于1与原始含油饱和度的差值；
56.(4)打开第二阀门，关闭第一阀门，接入第二中间容器；
57.(5)在二维模拟系统流体出口26的中间接口连接管线接入采集系统，模拟采出井；在二维模拟系统流体入口25的中间接口接入管线连接注入系统，模拟底水稠油油藏底水，模拟采出井采用恒定产量模拟生产；
58.(6)利用第一驱替泵向底水提供能量进行模拟开发，第一压力传感器与计算机实时监测生产压差，摄像系统记录实验全过程，采集系统对采集液量、采集油量、采集水量进行精确计量。
59.实施例2：
60.一种如实施例1所述的底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置进行底水开发后注气体压锥增产的实验方法，操作步骤如下：
61.①
先进行实施例1所述的底水开采实验步骤(1)
‑
(6)，含水率达到设定饱和度后，将二维模拟系统与注入系统、采集系统断开，在二维模拟系统流体入口25接入控水降粘系统；
62.②
打开第三阀门，向二维模拟系统注入气体，第二压力传感器实时监测注入压力，质量流量计控制注气速度，注气过程中摄像系统全程记录注气压水锥过程；
63.③
注气完成后关闭第三阀门，重新向二维模拟系统接入注入系统及采集系统，按照实施例1所述的底水开采实验步骤(4)
‑
(6)进行底水稠油油藏注气压水锥后增产实验，采集系统对采集液量、采集油量、采集水量进行精确计量。
64.实施例3：
65.一种如实施例1所述的底水稠油油藏水平井水锥形态模拟及控水降粘实验装置进行底水开发后注入不同类型降粘剂对水锥形状以及提高采收率的影响的实验方法，操作步骤如下：
66.a、先进行实施例1所述的底水开采实验步骤(1)
‑
(6)，含水率达到设定饱和度后，将二维模拟系统与注入系统、采集系统断开，在二维模拟系统流体入口25接入控水降粘系统；
67.b、第二驱替泵驱动第三中间容器中的降粘剂进入二维模拟系统，第二压力传感器实时监测注入压力，注降粘剂过程中摄像系统全程记录注入过程；
68.c、注入降粘剂后重新向二维模拟系统接入注入系统及采集系统，按照实施例1所述的底水开采实验步骤的(5)和(6)进行底水稠油油藏注入降粘剂对水锥形状以及提高采收率的影响实验，采集系统对采集液量、采集油量、采集水量进行精确计量。